ในขณะที่โลกพยายามเปลี่ยนผ่านสู่พลังงานสะอาด แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (Lithium-ion) ซึ่งเป็นหัวใจหลักของรถยนต์ไฟฟ้า (EV) มานานหลายทศวรรษ กำลังเผชิญกับข้อจำกัดทางกายภาพที่ยากจะก้าวข้าม ทั้งในแง่ของความจุพลังงานและความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์
แต่ความหวังใหม่กำลังปรากฏขึ้นในรูปของ “แบตเตอรี่ลิเธียม-ซัลเฟอร์” (Lithium-sulfur) ซึ่งไม่เพียงแต่จะให้ระยะทางวิ่งที่ไกลขึ้นเป็นเท่าตัว แต่ยังตอบโจทย์ด้าน ESG ได้ดียิ่งกว่า
ความแตกต่างที่ขุมพลัง: เคมีที่เปลี่ยนไป
ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบเดิม แคโทด (ขั้วบวก) มักทำจากโลหะออกไซด์อย่างนิกเกิลหรือโคบอลต์ ซึ่งมีกระบวนการทำเหมืองที่ซับซ้อนและส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมสูง แต่ในแบตเตอรี่ลิเธียม-ซัลเฟอร์:
-
แคโทด (Cathode): ทำจากซัลเฟอร์ที่ฝังอยู่ในโครงสร้างคาร์บอน
-
อาโนด (Anode): ทำจากลิเธียมโดยตรง (ไม่ใช่กราไฟต์แบบเดิม)
-
กลไกการทำงาน: แทนที่จะเป็นการไหลเข้า-ออกของไอออนตามชั้นวัสดุเพียงอย่างเดียว แบตเตอรี่ชนิดนี้ใช้ปฏิกิริยาเคมีที่ซับซ้อนกว่า ทำให้สามารถกักเก็บอิเล็กตรอนได้มากกว่า ส่งผลให้ความหนาแน่นของพลังงานสูงขึ้นมหาศาล
แก้โจทย์จริยธรรมและต้นทุน
หนึ่งในจุดแข็งที่สุดของซัลเฟอร์คือ “ความยั่งยืน” ซัลเฟอร์เป็นทรัพยากรที่หาได้ง่ายทั่วโลกและราคาถูก ต่างจากโคบอลต์ซึ่งมักถูกขุดในพื้นที่ขัดแย้งอย่างสาธารณรัฐประชาธิปไตยคองโก (DRC) ซึ่งมีประเด็นเรื่องการละเมิดสิทธิแรงงาน การเปลี่ยนมาใช้ซัลเฟอร์จึงเป็นการลดความเสี่ยงในห่วงโซ่อุปทานและตอบโจทย์ด้านธรรมาภิบาลอย่างชัดเจน
ความท้าทาย: ปรากฏการณ์ “Shuttling”
แม้จะมีข้อดีมากมาย แต่แบตเตอรี่นี้ ยังติดปัญหาเรื่อง “ความทนทาน” ในระหว่างการชาร์จและใช้งาน สารประกอบลิเธียมซัลไฟด์มักจะละลายเข้าไปในของเหลวอิเล็กโทรไลต์ ทำให้แบตเตอรี่เสื่อมสภาพเร็ว (บางรุ่นพังหลังจากชาร์จเพียง 100 ครั้ง)
อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์อย่าง Golareh Jalilvand และทีมวิจัยจากทั่วโลก กำลังพัฒนาอิเล็กโทรไลต์ชนิดพิเศษและใช้โครงสร้างคาร์บอนรูพรุนเพื่อ “กักเก็บ” สารเหล่านี้ไว้ไม่ให้หลุดออกไป ซึ่งต้นแบบล่าสุดสามารถรักษาความจุได้มากกว่า 80% แม้จะผ่านการชาร์จนับพันครั้งก็ตาม
ก้าวต่อไปสู่อนาคต
แม้จะยังต้องใช้เวลาอีกไม่กี่ปีในการทดสอบความปลอดภัยและความเสถียรสำหรับการใช้งานในรถยนต์เชิงพาณิชย์ แต่นี่คือทิศทางที่ชัดเจนว่า อุตสาหกรรม EV กำลังมุ่งหน้าสู่โซลูชันที่ “ดีต่อโลกและดีต่อกระเป๋าสตางค์ของผู้บริโภค” มากกว่าเดิม
ที่มาเนื้อหา
เรียบเรียงจากบทความโดย Golareh Jalilvand (Assistant Professor of Chemical Engineering, University of South Carolina)
เผยแพร่ทาง The Conversation และ Japantoday
บทความที่เกี่ยวข้อง
